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中国科学家发现细菌免疫“新武器”:CRISPR-CAAD系统阻断噬菌体扩散

2024-12-14来源:ITBEAR编辑:瑞雪

中国药科大学的研究团队,在探索细菌免疫机制的道路上取得了突破性进展。由全国重点实验室多靶标天然药物领域的肖易倍教授领衔,科学家们成功发现了一种名为CRISPR-CAAD的新系统。这一系统通过一种前所未有的方式——消耗细菌内部的能量分子ATP,有效遏制了噬菌体的扩散,从而揭示了细菌免疫系统与能量代谢之间鲜为人知的紧密联系。

提到基因编辑技术,CRISPR-Cas9无疑是其中的佼佼者。而这项技术的灵感,正是源自细菌的免疫系统。CRISPR-Cas系统,被誉为“基因剪刀”,在基因工程领域的应用已经遍地开花。然而,肖易倍教授团队的研究,却将我们的目光引向了一个更为神秘的方向。

在深入的生物信息学分析中,研究团队注意到,某些III型CRISPR-Cas系统并不具备传统的核酸切割功能,而是携带着一种名为脱氨酶(CAAD)和核苷酸水解酶(Nudix)的特殊酶类。这一独特的组合引发了科学家的猜想:这类CRISPR系统的免疫机制,或许与能量代谢之间存在着某种微妙的联系。

为了揭开CRISPR-CAAD系统的神秘面纱,研究团队采用了先进的冷冻电镜技术。这一技术让他们得以捕捉到CAAD蛋白在激活前后的三维结构变化,从而揭示了其工作原理。在这一过程中,科学家们发现,信使分子cA4和cA6在激活CAAD蛋白时展现出了惊人的“协同效应”。它们共同作用,不仅提高了系统的灵敏度,还大大增强了其效率。

这些高分辨率的图像,不仅展示了细菌在与噬菌体的“战争”中进化出的精妙策略,还为我们理解III型CRISPR系统的多样性提供了新的视角。这一发现,无疑为未来的基因编辑技术和细菌免疫机制的研究开辟了新的道路。

研究团队还发现,CRISPR-CAAD系统的工作机制远比我们想象的要复杂和精细。它不仅涉及到蛋白质的结构变化,还与细菌内部的能量代谢网络紧密相连。这一发现,不仅挑战了我们对细菌免疫系统的传统认知,也为探索生命科学的奥秘提供了新的线索。

随着研究的深入,科学家们相信,CRISPR-CAAD系统有望成为未来基因治疗和生物工程领域的重要工具。它不仅能够帮助我们更好地理解和操控细菌的免疫系统,还可能为治疗某些疾病提供新的思路和方法。

肖易倍教授表示,这一研究成果的取得,离不开团队成员的共同努力和辛勤付出。同时,他也对未来的研究充满了期待。他相信,在不久的将来,我们能够揭开更多生命科学的奥秘,为人类社会的发展和进步贡献更多的智慧和力量。